NeoFronteras

Filamento en la simulación (Gao y Theuns).

Unos astrofísicos describen en un modelo computerizado cómo se podrían haber formado las primeras estrellas a lo largo de filamentos de materia oscura de años luz de longitud. El modelo podría dar pistas sobre la naturaleza de la materia oscura, que no interacciona con la luz y de la cual desconocemos su naturaleza.
No es fácil saber cómo se formaron las primeras estrellas y galaxias. Nuestros telescopios no tienen poder suficiente como para ver con claridad lo que pasó en esos momentos. Esos objetos están muy lejos y son muy débiles. A veces nos tememos que conformar con modelos computerizados que nos permiten simular los que pasó y ensayar así las teorías. En todo caso un ingrediente fundamental de toda teoría cosmológica ha de ser la materia oscura, ya que supone tres cuartos de la materia del Universo. Se han propuestos varios tipos de partículas exóticas hipotéticas que podrían dar lugar a la materia oscura: neutralinos, axiones, gravitinos, etc., pero no sabemos siquiera si existen. Aunque se han realizado diversos experimentos para saber de que está hecha la materia oscura los resultados no son concluyentes.
Como no sabemos de qué está hecha la materia oscura podemos hipotetizar que está compuesta de partículas energéticas (aunque no sepamos cuales), es decir materia oscura «caliente» o de materia «fría» si no lo son.
Ahora Tom Theuns y Liang Gao de Durham University (RU) publican en Science los resultados de un modelo que permite distinguir el efecto sobre la formación estelar primordial de los distintos tipos de materia oscura.
En su modelo estos investigadores proponen que si la materia oscura está compuesta de partículas relativamente energéticas entonces probablemente las primeras estrellas se desarrollaron sobre largos filamentos, mientras que si es «fría», es decir compuesta de partículas de baja energía, entonces las primeras estrellas formaron grumos.
Justo después del Big Bang el Universo era caliente y muy homogéneo, y luego se expandió y enfrió durante decenas de millones de años. Entonces la materia oscura empezó a agregarse y a formar estructuras que atrajeron gravitacionalmente la materia normal compuesta de hidrógeno, helio y litio. La materia oscura al ser muy abundante es fundamental a la hora de la formación estelar primigenia porque la materia normal se agregaría alrededor de la primera formando finalmente las estrellas.
Lo interesante es que si de algún modo somos capaces de visualizar la formación de las primeras estrellas entonces podríamos entender un poco mejor la naturaleza de la materia oscura.
Los modelos de materia oscura fría han sido bien estudiados en grandes simulaciones hasta el momento. En éstas se ve que la agregación se haría en estructuras relativamente esféricas, creándose paredes donde se formaría las estrellas.
Sin embargo, como la partículas de materia oscura caliente se movería rápidamente no se formaría estas estructuras esféricas, sino filamentos que se comprimiría rápidamente y de modo transversal debido a la gravedad. Los filamentos tendrían 10.000 años luz de longitud y una masa equivalente a 10 millones de masas solares. Se fragmentarían dando lugar a eventos de súbita formación estelar.
Posteriormente estas estrellas sintetizarían elementos pesados como carbono, oxígeno, silicio, etc. que estaban ausentes en el Universo hasta esa época.
Algunas de estas estrellas tendrían muy poca masa y como la vida de una estrella es inversamente proporcional a su masa todavía debe de haber algunas de estas estrellas en nuestra galaxia que quizás se puedan detectar.
Por otro lado, apuntando con los más potentes telescopios muy lejos, al borde del Universo visible, también se podría ver en «directo» la formación de estas primeras estrellas, concretamente las más masivas y brillantes.
Este modelo proporciona además un escenario para la formación de agujeros negros supermasivos (con masas de miles de millones mayores que las del Sol) como los que se creen que hay en el centro de las galaxias. Estos agujeros negros necesitarían una «semilla gravitatoria» sobre la que crecer. Un filamento de estrellas podría colapsar haciendo que las estrellas chocaran unas con otras hasta que formaran la «semilla» requerida.
Todos los resultados que permitan saber algo más de la misteriosa materia oscura son bienvenidos. Quizás algún día sepamos algo seguro sobre su naturaleza, al fin y al cabo es la constituye la mayor proporción de masa del Universo.

Fuentes y referencias:
Nota de AAAS Society.
Lighting the Universe with Filaments.